螺杆泵采油基础知识及配套技术培训教.ppt

,螺杆泵采油基础知识 及配套技术,目 录前 言 螺杆泵发展状况第一章 螺杆泵采油系统的组成及工作原理第二章 螺杆泵工作特性分析第三章 螺杆泵采油配套工艺技术 第四章 螺杆泵井下作业施工操作规程第五章 螺杆泵维护与管理操作规程第六章 国内外螺杆泵新技术的发展,前 言 螺杆泵采油系统是近几年迅速发展起来的机械采油设备，在稠油和出砂采油井中该系统正成为替代抽油机采油的重要方式。螺杆泵采油技术已日臻成熟，一方面，大批新型螺杆泵相继问世，螺杆泵及其配套设备制造质量得到明显的提高，另一方面，螺杆泵采油技术及管理水平也有一定进步。大庆油田使用螺杆泵采油的油井数量不断增多。如何进一步提高螺杆泵采油技术和管理水平，已成为国内外各油田普遍关注的问题。,螺杆泵采油系统的组成：螺杆泵采油系统的组成：由电控部分、地面井口部分、井下部分、配套工具部分的几部分组成。,1、电控部分：螺杆泵井的控制部分，即电控箱，是 控制电机的起、停。2、地面井口部分：也是驱动装置部分，将动力传给 井下泵转子使转子实现行星运动，实现抽汲液、油的机械装置。它包括电机、机械密封、减速箱、支架、封井器、防反转装置、皮带、皮带轮等。3、井下部分：即是螺杆泵，由定子和转子组成。4、配套工具部分：（1）抽油杆扶正环（2）油管扶正器（3）抽油杆防脱器（4）油管锚定器（5）洗井器等,对螺杆泵的介绍：1、螺杆泵的转子：螺杆泵的转子是由合金钢调质后经防腐耐磨处理形成的一段螺纹状金属直杆。转子的任一截面都是半径为R的圆，每一截面中心相对整个转子的中心位移都有一个偏心距E，转子的螺距为 t。,2、螺杆泵的定子：螺杆泵定子是由丁晴橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内形成的一种腔体装置。衬套内表面是双螺旋曲面（或多螺旋曲面）。定子的任一截面是由两个半径为R的圆（等于转子截面圆的半径）和两个直线段组成。直线段的长度等于两个半圆的中心距，因为螺杆圆断面的中心相对于它的轴线有一个偏心距E，而螺杆本身的轴线相对衬套的轴线又有同一个偏心距E，这样，两个半圆的中心距就等于4E。衬套的内螺旋面和螺杆旋面的旋向相同，且内螺旋的导程T为螺杆螺距t的二倍，即T=2t。,两个半径为R的园；直线断为4E的距离。,定子的截面图,螺杆泵的定子 当转子在定子衬套中所处位置不同时，它们的接触点也是不同的，转子截面位于衬套长圆形断面两端时，转子与定子的接触为半圆弧线，而在其它位置时，仅有两点接触。由于转子和定子是连续啮合的，这些接触点就构成了空间密封线，在定子衬套的一个导程T内形成一个封闭腔室。这样，沿着螺杆泵的全长，在定子衬套内螺旋面和转子表面形成一系列封闭腔室，当转子转动时，举升介质便进入另一个腔室，随着转子的转动，这个腔室开始封闭，并沿着轴向排出端移动，封闭腔室在排出端消失，同时在吸入端形成新的封闭腔室。由于封闭腔室的不断形成、运动和消失，使举升介质通过一个一个封闭腔室，从吸入端挤到排出端，压力不断升高，排量保持不变。,双头转子螺杆泵,单头转子螺杆泵,专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便。同时曾强了井口强度，减小了地面驱动装置的震动，起到了保护光杆和换盘根密封井口的作用。特殊光杆：强度大、防断裂、光洁度高，使用寿命长、有利于井口的密封。,机械密封,盘根盒,方卡,上油封,齿轮,轴承,副箱体,轴承,油杯,密封轴,光杆,皮带轮,油封,螺杆泵工作原理 1、螺杆泵工作原理：采油螺杆泵是单螺杆式水利机械的一种,是摆线内啮合螺旋齿轮副的一种应用.螺杆泵的转子、定子副是利用摆线的多等效动点效应，在空间形成封闭腔室，并当转子和定子作相对转动时，封闭腔室能作轴向移动，使其中的液体从一端移向另一端，实现机械能和液体能的相互转化，从而实现举升液体的作用。,2、螺杆泵型号的表示方法：主要用螺杆泵的排量和级数来表示：例如：GLB800-14 GLB-杆式驱动井下单螺杆泵 800-泵每转排量800毫升 14-泵的总级数为14级3、螺杆泵理论排量公式：例如：GLB800-14 单螺杆泵 实际转速 n=100 转/分 理论排量公式：Q=800*100*1440*10-6=115.2 m3/d；,4、螺杆泵的理论排量由下式确定,式中 Q螺杆泵的理论排量，m3/d；E 转子的偏心距，mm；D 转子截圆直径，mm，D=2R；T 定子导程，mm，T=2t；n 转子的转速，r/min。t-转子的螺距，mm螺杆泵的实际排量Q为 式中 螺杆泵的容积效率，%。,螺杆泵定子横截面图,由上面两个公式可以看出螺杆泵的理论排量或实际排量与螺杆泵的结构参数E、D、T和工作参数n有关系。对现有螺杆泵的结构和作用情况进行分析表明，在E、D、T三者间存在一定的联系，就是在这三个参数维持一定比值的条件下，螺杆泵才能保证高效率的长期的工作。,二、螺杆泵工作特性分析 1.螺杆泵工作特性曲线 2.螺杆泵的部分离心泵特性 3.影响螺杆泵工作特性的几个因素4.影响螺杆泵使用寿命的主要因素,螺杆泵工作特性曲线,由螺杆泵的原理可知，其定、转子间过盈在一定程度上决定了单级承压能力的大小，如上图所示，过盈量将直接影响螺杆泵工作特性。过盈小会降低举升能力，而过盈大会增加定、转子间的摩擦，降低效率。因此，定、转子间的过盈选择是螺杆泵制造的关键技术之一。,过盈量对泵特性的影响=0.45mm；=0.2mm；=0.1mm,螺杆泵的过盈量对螺杆泵工作特性的影响,由螺杆泵的原理可知，其定、转子间过盈在一定程度上决定了单级承压能力的大小，如上图所示，过盈量将直接影响螺杆泵工作特性。过盈小会降低举升能力，而过盈大会增加定、转子间的摩擦，降低效率。因此，定、转子间的过盈选择是螺杆泵制造的关键技术之一。,但另一方面，由于螺杆泵的定、转子间有一定的过盈值，转子在定子内旋转时，定子橡胶受到周期性压缩，产生摩擦面的自动升温和疲劳。在井温比较高的情况下，加速了橡胶分子链的重新组合，使弹性模数减小，从而降低疲劳特性及金属套和橡胶结合面上粘结剂的强度，也加速定子橡胶的老化而缩短其寿命。从试验得知，自动升温值和压缩疲劳以及橡胶的老化是加载频率(即转速)的函数，因此，选择泵的适当转速是很有必要的。,二、螺杆泵工作特性分析 1.螺杆泵工作特性曲线 2.螺杆泵的部分离心泵特性 3.影响螺杆泵工作特性的几个因素4.影响螺杆泵使用寿命的主要因素,1、定、转子加工质量对螺杆泵特性的影响（1）定子内腔直线度对泵特性的影响转子直线度对泵特性的影响转子偏心距和截面圆直径对泵特性的影响2、举升介质对螺杆泵特性的影响（1）温度对泵特性的影响在同一净举升高度条件下，温度升高，螺杆泵容积效率也随之提高，但试验发现，温度升高泵扭矩变化不明显。,(2)介质粘度对螺杆泵工作特性的影响 通过室内和现场试验表明，试验介质的粘度增加也会使泵的容积效率得到改善，因为粘度越大，分子间的力就越大，外力破坏其结构就越困难，表现在螺杆泵上，就是密封效果变好，即在同一净举升高度条件下，试验介质粘度增加，泵的容积效率升高。但另一方面，抽油杆在液体介质中作旋转运动，随着介质粘度的增加，抽油杆与液体的摩擦力增加，表现为抽油杆的扭矩增加。入下图。,粘度对螺杆泵容积效率的影响,2)转子转速对螺杆泵工作特性的影响,转子转速对螺杆泵工作特性的影响162r/min；205r/min；255r/min,如上图所示的三组试验曲线就说明了随着转速的提高，在同一举升高度条件下，泵的容积效率升高；在同一容积效率条件下，泵的举升高度增加。一般来说，近几年设计的地面驱动采油螺杆泵，最高转速均在300r/min 左右，而最常用的转速为50200r/min。对于高含砂油井，磨蚀是限制泵转速的又一重要因素。在磨蚀工况下，定子橡胶的磨损量与转速的平方成正比。因此，在高含砂油井，螺杆泵不宜高速运转。,(1)温度对螺杆泵工作特性的影响,在同一净举升高度条件下，温度升高，螺杆泵容积效率也随之提高，图7-18所示。但试验发现，温度升高泵扭矩变化不明显。,举升介质温度对螺杆泵特性的影响(1)-清水,15度(2)-清水,30度,影响螺杆泵使用寿命的因素很多，通过长期的实践摸索，从产品质量的角度分析其主要因素有以下几点。定、转子的加工精度及表面光洁度；定子橡胶的耐温、耐油、耐气浸性能；定子橡胶与金属外套的粘结强度；定子内腔及转子的直线度；定、转子间合理过盈量的选择；转子合理转速的确定。,1、选井选泵技术 所谓螺杆泵选井选泵技术是依靠油井的状况来合理选择螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数，或根据某一规格的螺杆泵来选井。而螺杆泵采油井的合理工况是指油井在合理流压下生产，螺杆泵在合理工作区域内工作。由螺杆泵的工作特性曲线可知，螺杆泵同潜油电泵一样存在最佳工作区域。经过几年来的实验研究认为，把螺杆泵工作特性曲线分为A、B、C三个区域较为合理。其中A为合理工作区，B为软工作区，C为不合理工作区，如图7-21所示，区域边界的确定方法大致如下。,C区：螺杆泵在该区工作，尽管有效扬程较高，但泵漏失严重，系统效率非常低，因而螺杆泵在C区工作很不经济，而且螺杆泵在C区工作稳定性差，泵效与流压关系敏感，故螺杆泵不应在区工作。,螺杆泵合理工作区域确定,A区：螺杆泵在该区工作，取B、C区之长，避B、C区之短，流压与排量、系统效率的关系不敏感，生产稳定性好。,B区：螺杆泵在该区工作，虽然泵效高，但系统效率低，有效扬程低，不但泵的潜能没得到发挥，而且因生产压差过小，油井产能也被抑制。因此螺杆泵不应工作在B区。,上限：泵容积效率应大于65%；下限：泵的工作压力P Pmax30%。,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,由于螺杆泵本身结构材质以及加工工艺的复杂性，致使螺杆泵的工作特性的稳定性、互换性较差，所以在螺杆泵下井前必须对其工作特性及其加工质量进行全面检测。通过检测可以有效地避免不合格产品下井，同时为螺杆泵的选井、选泵提供技术依据，也为设计参数选择、制造工艺改进提供主要的基础依据。,2.检测技术,螺杆泵水力工作特性检测系统,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,管柱防脱技术 因为螺杆泵的转子在定子内顺时针转动，工作负载直接表现为扭矩，转子扭矩作用在定子上，定子的扭矩会使上部的正扣油管倒扣造成管柱脱扣，所以螺杆泵的管柱必须实行防脱措施。可靠的防脱措施有两种：锚定工具、反扣油管。,(1)管柱防脱技术锚定工具反扣油管,图7-25a DQ0552支撑卡瓦 图7-25b 卡瓦中心管,Y221型螺杆泵不压井 机械式油管锚的应用,为解决螺杆泵井作业时压井问题，试验应用了Y221型螺杆泵不压井机械式油管锚。该油管锚将锚定和不压井作用合二为一，连接在螺杆泵下方，正常起下管柱时，油管锚内部的密封套将油管密封，井下液体不能从油管内流出，达到不压井作业的目的。,工作原理:,该油管锚与普通油管锚一样连接在螺杆泵下方，正常起下油管时,Y221型自封式油管锚内部的密封套将油管蜜封，井下液体不能从油管内流出；当需要座封时；上提管柱约500mm，右旋油管3-4圈，（多转无害、边提边转最佳），然后下放管柱，即可座封。如中途座封、或需要解封，只需上提管柱1-1.5米即可。,Y221型螺杆泵不压井机械式油管锚结构示意图,Y221自封式油管锚结构:,(2)杆柱防脱技术 抽油杆柱脱扣机理分析 抽油杆柱防脱措施,一、抽油杆柱脱扣机理分析,（1）负载扭矩过大停机后杆柱高速反转造成抽油杆脱扣 螺杆泵采油井一旦发生蜡堵、结蜡严重或卡泵时，负载扭矩会明显加大，因而整个杆柱上贮存一定量的弹性变形能，一旦停机或过载停机，杆柱内贮存的弹性变形能要释放，从而造成杆柱高速反转，特别是杆柱上部即在弹性变形能释放后，在惯性力的作用下，要继续反转，从而会使杆柱丝扣联接处倒扣，造成杆柱脱扣。（2）停机后油管内液体回流杆柱反转造成抽油杆脱扣如果螺杆泵采油井突然停机，而且油井动液面较深，那么停机后，螺杆泵在管柱内的液力作用下，将驱动转子反转，带动杆柱反转脱扣。,（3）转子在油套环空内的液力作用下转动，造成杆柱脱扣 对于那些产液能力较强并有一定自喷能力的螺杆泵井（指大排量螺杆泵而言），一旦停机，套压会很高，螺杆泵在油套环空液力的作用下，将驱动转子正向转动，而此时转子将带动杆柱正向转动，转子转动将使整个杆柱的螺纹联接处于倒扣状态，因而会造成杆柱脱扣。（4）施工作业过程中造成杆柱脱扣 在施工过程中，如果抽油杆联接螺纹上扣扭矩不够，当转子进入定子时，转子正转，从而会使转子上部抽油杆杆柱螺纹联接不紧处发生脱扣。,1、在杆柱旋转过程中，接箍不断与油管内壁碰撞，造成杆柱脱扣。2、防脱抽油杆拨叉抗扭强度低于杆体，在传递扭矩过程中，拨叉断。,我厂螺杆泵应用葫芦岛抽油杆脱扣原因分析:,抽油杆的惯性力作用,螺杆泵用抽油杆属于细长杆，在它传递扭矩过程中，整个杆柱上存储了一定量的弹性变形能。停机时，杆体释放存储的弹性变形能，导致反转。,抽油杆在开始转动时，由于抽油杆弹性变形，则抽油杆任意截面的扭转角为：,即抽油杆储存的弹性能量相当于850m的抽油杆转16圈左右。,2、抽油杆柱离心力引起的脱扣 抽油杆柱的初始偏心、质量不均及旋转运动使抽油杆柱产生一离心力，在离心力作用下，抽油杆接箍与油管内壁碰撞并产生横向振动。由此产生以下两方面的结果：一是降低抽油杆柱螺纹丝扣连接处的预紧力；二是接箍与油管碰撞时的接触摩擦力为卸扣力，导致抽油杆脱扣。,3、井下异常工况引起的脱扣 抽油杆柱在传递扭矩过程中，由于泵卡、蜡堵等原因，井下的扭矩突然变化或抽油杆柱的旋转运动突然停止和开始，导致抽油杆柱的旋转速度、加速度变化，使部分井段（靠近卡堵部位）的抽油杆柱出现反扭矩，当反扭矩大于螺纹连接处预紧力产生的扭矩，就会发生脱扣现象。,4、惯性力引起的抽油杆柱反转引起的脱扣 抽油杆柱是一根具有一定弹性的细长杆，正常工况下，抽油杆柱在克服各种阻力矩作旋转运动的同时，其内已储存了大量的弹性变形能。当地面电机正常停机或过载停机时，驱动抽油杆柱的主动力矩降为零，此时抽油杆内先期储存的弹性变形能将释放出来，结果造成抽油杆柱反转，从而造成抽油杆柱螺纹连接处出现卸扣现象，严重时导致抽油杆柱脱扣。,5、螺杆泵排出口、吸入口压差引起的脱扣 如果螺杆泵井动液面较深，也即泵吸入口压力较低，那么螺杆泵的排出口与吸入口之间将产生较大压差。当电机停机时，在这种高压差作用下，螺杆泵将出现倒流现象，此时的螺杆泵等同于一台螺杆液动机，液体压差的作用将驱动转子反转，从而带动抽油杆柱反转。此时即使井口抽油杆柱已被制动，底部抽油杆仍有可能出现卸扣现象。同样，压差越大，抽油杆柱脱扣的可能性越大。,一些产液能力较强并具有一定自喷能力的螺杆泵井停机时，当流压高于油管内液柱压力与回压之和时，在压差作用下，转子转动实现自喷生产。而此时转子将带动上部杆柱正转，转子正转将使整个杆柱的螺纹联接处于倒扣状态。一旦下部驱动扭矩超过杆柱某处螺纹的联接扭矩，就会造成杆柱脱扣。在生产过程中，憋泵、热洗都会使井下泵转速高于地面电机转速，致使部分井段杆柱处于倒扣状态，导致脱扣。,二、杆柱防脱技术 抽油杆柱脱扣机理分析 抽油杆柱防脱措施,1）机械防反转装置 在驱动头上安装防反转装置，使抽油杆不能反转，从而达到防止因抽油杆反转而造成的脱扣的目的，如图7-26。该装置采用定向离合器的原理，使抽油杆只能做单向转动。在离合器的外壳体上安装有刹车带。当需要上提杆柱时，可先放开刹车带，将弹性变形能释放出去，确保施工作业安全。,防反转装置原理图,2）井下回流控制阀 在螺杆泵的吸入口处，安装单向阀，使液体只能做举升方向上的单向流动。停机时，油管内的液体不能回流，抽油杆也就不会因液体回流而反转，从而达到防止因液体回流而造成的抽油杆脱扣。并能使抽油管整体打呀，检查抽油管是否漏失。3）放气阀防正转 在井口安装放气阀，当套压大于阀的调定压力时，放气阀自动打开，气体进入输油管线；当套压低于阀的调定压力时，阀关闭，从而保证套压始终不致过高，降低油套环空对泵的液力作用，防止转子在液力作用下正转，实现杆柱防脱。,4）抽油杆防脱器的应用,各种规格的杆柱反转是造成螺杆泵杆柱脱扣的主要因素。杆柱反转时，当反扣扭矩大于螺纹联接扭矩时，即会造成杆柱脱扣。,防脱器工作原理及技术指标,偏心式抽油杆防脱器由母接头、主体、中心杆、健等部分组成。杆柱正转时，中心杆带动健旋转，健靠在主体的单项挡面处，传递扭矩；反转时，在中心杆渐开面作用下，健压缩弹簧，使中心杆与主体脱开，实现空转。,38mm抽油杆配套防脱器：最大外径：63mm 额定扭矩：4549N.m,25mm抽油杆配套防脱器：最大外径：52mm 额定扭矩：2775N.m,当整个杆柱承受反扭矩时，第一个倒扣点是整个杆柱最薄弱点。而防脱器只传递正转扭矩，不传递反转扭矩。如果在泵上安装防脱器，那么，此点即成为倒扣的最薄弱点，倒扣扭矩在此释放，从而保护了整个杆柱。,（一）、目的抽油杆防脱器用于解决螺杆泵井杆柱脱扣问题。（二）、工作原理及结构尺寸 防脱器主要由由母接头、主体、中心杆、健等部分组成。主体采用偏心设计。杆柱正转时，中心杆将键带入偏心小尺寸处，带动主体一起旋转；反转时，中心杆将键带入偏心大尺寸处，主体与中心杆心轴脱离，实现空转，因惯性力和液体压力导致杆柱反转扭矩在此释放，从而保护了整个杆柱。尺寸：长350mm，最大外径57mm。,5、抽油杆扶正器的应用：根据分析和理论计算，抽油杆柱加扶正器将产生三方面作用：首先，克服了由于杆柱与油管内壁磕碰造成的对抽油杆连接螺纹预紧力的破坏，同时由于附加弯矩降低，抽油杆连接螺纹所承受的拉、压交变载荷幅度大大降低，对连接螺纹预紧力的破坏能力减弱；其次，消除了由离心力产生的杆柱与油管内壁摩擦所造成的倒扣扭矩；再次，由于杆柱失稳点减少，弯曲的挠度减小，附加弯矩降低，减小了抽油杆弯曲频率和横向运动幅度，杆柱的疲劳寿命得到延长。,(3)管柱、杆柱扶正技术 管柱扶正技术 抽油杆扶正技术,管柱扶正技术 由于螺杆泵转子离心力的作用，定子受到周期性冲击产生振动，为减小或消除定子的振动需要设置扶正器。一般在定子上接头处安装较为适宜，而对于采用反扣油管的管柱，则需在定子上、下接头处分别安装扶正器。目前扶正器有两种，一种是弹簧式，一种是橡胶式。,抽油杆扶正技术 抽油杆柱在油管内转动，杆柱的转动会引起井口的振动及杆柱与管柱的摩擦，所以抽油杆柱必须实施扶正，特别是高转速的螺杆泵井。通常在杆柱的上端即光杆附近、杆柱的下端即转子附近以及中下部一定要放置扶正器。抽油杆扶正器一般采用抗磨损的尼龙材料制造，其结构如下面图。,以前应用的抽油杆两种块装式扶正环,目前应用的螺杆泵专用扶正环,专用扶正环的性能特点单项耐磨指标高于对卡式扶正环；可随上下冲程不断改变与油管接触的部位，使扶正环磨损较均匀，大幅度延长了环的使用寿命；安装和拆卸便利，不需任何辅助工具，安装时可由一人完成，大幅度提高了工作效率，解决了对卡式扶正环拆卸难，且易伤抽油杆的问题；制作成本与对卡式扶正环相比较低，价格将低于卡式扶正环，可节约采购费用，降低措施成本；,抽油杆接箍与油管内壁碰撞是螺杆泵井杆柱断脱的又一主要原因。抽油杆接箍与油管内壁碰撞是离心力作用的结果，为克服离心力的作用，开展了抽油杆全井扶正的理论研究和现场试验工作。,全井扶正机理研究及应用,克服了由于杆柱与油管内壁磕碰造成的对抽油杆连接螺纹预紧力的破坏，同时由于附加弯矩降低，抽油杆连接螺纹所承受的拉、压交变载荷幅度大大降低，对连接螺纹预紧力的破坏能力减弱；消除了由离心力产生的杆柱与油管内壁摩擦所造成的倒扣扭矩；减小了抽油杆弯曲频率和横向运动幅度，杆柱的疲劳寿命得到延长。,全井扶正将产生三方面作用：,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,4.清防蜡解堵工艺技术(1)热洗清蜡工艺技术(2)加药清防蜡工艺技术(3)电加热解堵工艺技术,(1)热洗清蜡工艺技术 热洗清蜡工艺是柱塞泵采油普遍采用的成熟技术，对螺杆泵采油也同样适用，但因螺杆泵采油的特殊性其热洗工艺也略有不同。螺杆泵采油井定期热洗清蜡主要有以下几种方法。,空心转子螺杆泵洗井,将转子提出定子洗井将转子上提，使其脱离定子，在油套环空注入热水进行清蜡洗井。该种方法一般用于不具备热洗流程且化学清蜡不能实施的螺杆泵井。需用吊车设备，费用高。在定子上部安装洗井阀热洗 在定子上部的管柱上，结蜡点以下，安装洗井阀。洗井时，在油套环空注入热水并在热洗温度、压力的作用下，洗井阀打开，使热水流入管柱内，实现清蜡。经现场试验，洗井阀可靠性的待进一步观察。,正常生产状态,热洗清蜡状态,螺杆泵温控洗井封隔器的应用,螺杆泵压控洗井封隔器的应用,正常生产状态,热洗清蜡状态,井下泵,自然循环热洗 在油套环空注入热水，热水经过泵举升到油管线，该方法热洗排量小，热水循环慢，热洗时间长，特别是对小排量泵，因为热洗排量受泵的排量限制，清蜡效果差。大排量螺杆泵采取此种办法热洗。即：GLB500-14型以上的螺杆泵采取此种办法。,(2)加药清防蜡工艺技术 化学清防蜡药剂对螺杆泵的定子橡胶有一定的影响，所以采用加药清防蜡，应避免化学药剂经过泵，为此，主要采用空心杆内加药工艺。,(3)电加热解堵工艺技术 冬季温度低而原油凝固点高，含蜡量高，若因故停机时间较长会造成上部油管(结蜡点以上)内原油凝固而使螺杆泵起动困难或根本无法起动，需要解堵才能起动。电缆加热解堵是在空心抽油杆内下入活动式加热电缆，通电后电缆产生热量使油管内原油降粘解堵。如下图所示，解堵时电缆车将电缆经井口滑轮下入空心杆(已注满清水)内，当电缆下到结蜡点以下深度时通电，于是电缆放出热量经空心杆传递给油管，从而使油管内原油升温。在加热过程中要定时测量井口油温，当油温达到原油凝固点以上，起出电缆，启动螺杆泵井，从而达到解堵的目的。,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,5 抽空保护技术 由于螺杆泵的定子和转子间采用过盈配合，因此转子在定子中高速旋转时就会摩擦生热。如果产生的热量不能及时由液流携带走，定、转子间就会产生干磨、烧泵的情况。因此必须实施抽空保护技术。,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,(1)过载保护技术 为了保证螺杆泵采油系统安全运转，需要实施过载保护技术，因为一旦过载会使油井出现杆断、皮带断，减速箱内的齿轮、轴承损坏，甚至烧坏电机等事故。常用的过载保护有扭矩法和电流法两种。,常用的电流过载保护法：驱动电机的工作电流直接反映了工作负载的大小，所以可在电器控制系统中设置过载保护电流，当工作电流超过设定的过载保护电流时，驱动电机停止工作，实现过载保护。,(2)欠载保护技术 欠载保护技术只是针对螺杆泵井出现杆断、脱扣、扣坏故障时为避免杆柱与管柱磨损而实施的一项保护技术。欠载保护也采用电流法，当驱动电机的工作电流接近驱动电机的空转电流时，自动停机实现欠载保护。,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,1)故障诊断方法及其故障特征 螺杆泵也同其它采油设备一样，如果管理不当、工况不合理或产品质量有问题，也会出现一系列故障。由于螺杆泵采油的特殊性，各类故障的特征反应和诊断方法同其它采油方式有所不同。螺杆泵采油井常见故障有抽油杆断脱、油管脱落、蜡堵、定子橡胶脱落等，经过几年的实践摸索和理论探讨，总结出如下诊断法。,(1)电流法就是通过测试驱动电机的工作电流，根据工作电流大小来诊断泵况的方法。电流法可以诊断如表1中的各类故障。,（2）蹩压法 蹩压法就是通过关闭采油树回压闸门进行蹩压，观测井口油压和套压变化进行诊断井下泵况的方法，如表2。,（3）扭矩法 扭矩法是通过测试光杆扭矩即螺杆泵工作扭矩来诊断泵况方法。光杆扭矩可以用光杆扭矩测试仪直接测得，也可以用测试驱动电机的有功功率与转速间接获得，还可以利用前文所述的数值模拟方法得到。,光杆扭矩包括满足实际举升液体的高度所需的有功扭矩Mp，克服定、转子间的摩擦扭矩Mf及克服抽油杆与举升液体间的摩擦阻扭矩My，即 扭矩法诊断的故障如表3所示。,（4）经验法：由于螺杆泵的特殊性，加之故障形式又很复杂，如果仅凭一种方法诊断某些故障，符合率还不会很高，所以实际诊断时，要凭现场工作多年的经验进行综合诊断，看起、停机时光杆旋转的力度、或用上述三种方法综合诊断。,2）常见故障的处理方法 抽油杆断脱 抽油杆断脱有3种情况，即杆断、杆脱、扣坏，一般情况3种形式很难区分，通常在处理这类事故时，普通扣型抽油杆首先按脱扣来处理，上吊车下放杆柱进行对扣，如果是脱扣，这样处理成功率较高，对扣不成功，只有动杆柱，起出杆柱视断脱情况下打捞工具打捞余下杆柱，打捞再不成功，只有动管柱起出所有杆柱，重新作业。,油管脱落 油管脱落的处理，首先要起出杆柱，然后动管柱判断脱扣位置，加深油管进行对扣，对扣成功起出原井管柱，如对扣不成功就要下打捞工具进行打捞。砂、蜡堵 螺杆泵井发生砂、蜡堵造成机组不能运转时，通常要上吊车上提杆柱，使转子脱离定子，然后进行彻底洗井，洗通后下放杆柱重新投产，如果洗井洗不通又无其它解堵措施，只好上作业动管柱。,井下泵出现故障 一旦井下泵出现故障只好上作业进行检泵。地面驱动装置出现故障 地面驱动装置的齿轮、轴承、油封等零件因管理不当或制造缺欠等原因也会出现故障，这类故障一般通过维修即可解决，主要零部件不能维修只有更换。起动困难 出现这类事故，如果排除砂、蜡堵，只要上吊车活动一下杆柱即可解决。,三、螺杆泵采油配套工艺技术 1.选井选泵技术 2.检测技术 3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术 6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术 8.测试技术,1)地面工作参数的测试 电参数测试 转速n的测量 负载扭矩M测量2）流压和静压测试,1、电参数的测试,最常用的是电流表测试驱动电机的工作电流，因为工作电流的大小直接反映了工作负载的大小，同时，根据工作电流的大小也能诊断一些故障，而使用功率仪或电度表能够测出电机的输出功率，从而能够计算出螺杆泵的系统效率。,2、转速的测量：光杆的转速决定了螺杆泵的排量，他是螺杆泵的主要参数，转速的测量，主要是应用非解除式的转速表册量。3、负载扭矩的测量：直接用扭矩测试仪。4、流压和静压的测试：目前，只能通过液面法折算。,1、范围：本标准规定了螺杆泵采油井的作业施工规程。2、引用标准：本文引用了4项标准。压井替喷作业规程 SY/T5587.393 冲砂、探砂面作业规程 SY/T5587.593 起下管柱作业规程 SY/T5587.693 洗井作业规程 SY/T5587.793,3、施工准备 1）目前生产情况：日产液、含水、流压、静压等。2）井史资料：在历次施工总结和油管、抽油杆记录中查看有无落物、井斜、套损等情况。3）施工设计：根据油井生产情况、产能、井史资料优化施工设计。4）施工井要下入井内的螺杆泵及配套工具、油管、抽油杆要清洗干净，不得有弯曲、损坏，要严格丈量。并记录好原始数据。空心抽 油杆在密封处涂上密封油。,1）热洗、压井 用热水反循环将死油死蜡替出，然后用相应的压井液压井，热洗压井按SY/T5587.393和SY/T5587.793的规定执行。2）起原井 按SY/T5587.693的规定和施工设计要求起出原井管柱。,4、施工过程及要求,3）刮蜡、冲砂 刮蜡、冲砂、探砂面按SY/T5587.593的规定执行。4）连接井下工具：将泵、锚定工具、抽油杆防脱器等井下工具在地面按施工设计连接上紧，应在锚定工具滑道上涂上黄油，锚定工具处于解封状态。5）下管柱 按SY/T5587.693的规定和施工设计要求执行。,5.1按地面设计要求配好管柱，用相 应的通井规检验合格并在丝扣上 涂上丝扣油。5.2按施工设计要求组配管柱，尾管 不得少于三根。5.3上扣扭矩达到要求。5.4下入锚定工具时，在下入第一根 油管时,试做油管锚,成功后,上提管 柱解封,然后缓慢下放管柱,要平稳 操作。,6）做锚定工具：做锚定工具按工具的操作规程执行。油管头上平面与套管法兰平面距离10-20mm之间。如果尺寸不合适，可反复几次直至达到要求。用钢丝绳压下油管挂，拧紧顶丝。7）下杆注：7.1下转子时速度要慢，切勿损伤转子表面。,7.2 用48寸管钳较紧，上扣扭按抽油 杆的推荐值要求。7.3 抽油杆扶正器的布置。按照施工 方案要求布置7.4 转子进入定子时要缓慢下放，注 意转子进入定子时，杆柱要顺时 针旋转。7.5 纪录方余方入，校核杆管深度是 否一至，按要求预留光杆的长度。,刮削 目的：防止损坏扶正泵体的橡胶扶正器。下管柱尽量不使用液压钳，上扣扭矩达到表41要求的数值。,表41 油管上扣扭矩推荐值,如锚定工具是支撑卡瓦，在操作过程中应注意以下两点：(1)更换油管吊卡时，注意上提高度不允许超过400mm，以防支撑卡瓦中途坐封。如中途坐封，缓慢上提管柱1m以上，然后缓慢下放管柱解封。(2)坐支撑卡瓦时，上提管柱800mm左右，缓慢下放油管，坐卡位置（油管头上平面与套管法兰平面距离）控制在1020mm之间。,4）下抽油杆时用24管钳上满扣，然后用48管钳较紧，上扣扭距达到下表要求的值。,表 D级抽油杆上扣扭矩推荐值,5）转子进入定子时，要缓慢下放杆柱（注意转子进入定子时杆柱应顺时针旋转）。6）安装地面机组时，应较正井口。如井口偏（偏斜角大于0.5），应采用调偏钢圈校正。7）提防冲距 由杆柱自重产生的杆柱伸长，需重新计算防冲距，保证螺杆泵井在正常生产时转子不磨定子下端的定位销。防冲距L是由抽油杆柱的自然伸长L1、螺杆泵转子受液压差轴向作用杆柱伸长量L2、定子衬套下端至定位销的距离L3确定的。一般L3，即,L=L1+L2+L3其中 4GLL1=d2 4FtLL1=d2E式中G杆柱重量，kg;L泵挂深度，mm；d杆柱平均直径，mm;Ft转子轴向力，kN；E弹性模量，kN/mm2。,泵挂深度与上提防冲距的关系参照下表，值得注意的在上提防冲距时应克服杆柱在管柱内弯曲部分即上提时应注意柱的负荷直至到全井杆柱负荷时才开始计算油井的防冲距。,表 泵挂深度与上提防冲距的关系,注：防冲距因泵的规格型号不同而略有区别。,5、试运转 1）加齿轮油 从减速箱注油孔加入齿轮油，油面在油标1/22/3处。2）加盘根 每根盘根丈量好长度，斜45角切割，盘根表面涂上黄油，每层盘根切口处要错开，最后压紧压盖。在加盘根之前，先关闭专用井口清蜡闸门，两侧手轮开关的圈数应一致；盘根压盖不要压得过紧，以免启机后盘根过热烧坏而迅速失效（在加盘根时，每道盘根之间都应加黄油，可增加密封性能，还可避免盘根过热烧坏）；在螺杆泵运行过程中，可随时调节盘根压盖松紧度，达到不渗不漏目的为止。,3）调电机正反转 将变压器、电控箱、电机连接好，电机采用型接法。卸掉皮带，接通电源使电机空转并记录下电机空载电流，如光杆是逆时针方向转动，只需调换电缆任意两相相序，确保光杆为顺时针转动。4）皮带安装与调节 根据油井的预测产能及设计要求，选择螺杆泵的工 作参数，即选择高、中、低档转速及其对应皮带、皮带轮。（见表44）,a、皮带轮的拆卸及安装 拆卸：首先用内六角扳手卸掉带轮上的三个固定螺栓，然后用拉力器把带轮从轴上拉下来。安装：将皮带轮与轴锥套的螺栓孔对齐，把带轮推进轴锥套上，带上三个螺栓，然后用内六角扳手均匀上紧。,b传动皮带的安装及调节 皮带定张紧力的情况下才能发挥预期的传动功能，皮带的使用寿命很大程度上取决于皮带的松紧程度。一般要求传动皮带的张紧力300N左右。即要求皮带紧固后，在皮带中间施加压力=30N，皮带向下变形量小于6.0mm，此时的张紧力为合适。调节皮带松紧程度步骤如下：第一、松开电机支架螺栓；第二，调节电机支架前后顶丝，使皮带张紧或松弛；第三，皮带张紧后固定支架螺栓并上紧。,5）设置过载保护电流及过载保护时间 一般情况下，要按不同型号的泵型及驱动电机的功率来调试。当光杆转速选择低档时，电控箱内的电流继电器电流可调小些；当光杆转速选择高档时，电流可调大些；当光杆转速选择中档时电流可取低档电流与高档电流中间值。如表45给出了经验数据。,表45过载保护电流设置,(1)设置过载保护电流（一般按正常运转电流1.2倍设置）；只需根据GLB型电控箱面板批示灯的亮暗情况顺时针或逆时针调节RP2就可设电机的额定电流。(2)时间继电器过载保护时间调到510s范围内的任一值。根据需要顺时针或逆时针调节RP3，就可延长或缩短跳闸时间。,6）试投产打开清蜡阀门，检查地面生产流程是否开关正常。,启动电机同时监测运转电流，10分钟后关闭出油管线阀门，观察油压表有无上升，如压力上升且地面机组无异常现象，打开阀门，然后进行液量计量，如液量正常，可确认机组正常，投产成功。（注意：憋压时间不宜过长，油压值有上升显示即可）。7)交井,施工总结编写标准,1、采油工职责2、螺杆泵井标准3、螺杆泵井的生产管理4、螺杆泵井巡回检查制度5、螺杆泵井取资料与管理,为了保证螺杆泵采油井正常生产，延长螺杆泵机组的使用寿命和适应螺杆泵采油井管理的需要，制定螺杆泵井管理规程。1、采油工职责(1)采油工必须掌握螺杆泵采油原理及地面减速装置的结构，了解螺杆泵井常见故障及其诊断排除方法，做好日常管理和维护工作。(2)取全取准生产资料，(包括产液量、产油量、产水量、油压、套压、回压、油气比、电机电流、热洗情况、转速、测试日期及动液面)，对所管油井地下、地面情况、管柱结构及减速装置、泵、杆参数清楚。做到资料、报表填写整理及时准确。,(3)严格执行岗位经济责任制，按时巡回检查，做到安全生产。发现问题及时解决处理，解决不了的问题立即上报小队、矿或下泵试验单位。(4)摸索合理的热洗清蜡周期，按制定的热洗清蜡制度进行热洗，严格控制好热洗排量和热洗温度，并在日报上填好记录。(5)认真搞好施工质量，发现下入不合格的管柱、杆柱、井下工具或不按照施工设计书进行施工时，有权向上级业务部门反映。(6)认真作好生产情况分析，应经常向小队提出增产挖潜措施和各种管理措施。(7)协助和配合好有关人员在机械采油井上的各种实验，积极做好新技术推广工作。,1、采油工职责2、螺杆泵井标准3、螺杆泵井的生产管理4、螺杆泵井巡回检查制度5、螺杆泵井取资料与管理,2、螺杆泵井标准(1)螺杆泵井试抽合格移交后由采油队负责管理，包括井场电气设备的正常维护和保养。(2)按配产的规定，充分发挥油井生产能力，稳定生产，时效达到95%以上，螺杆泵机组工作状况良好，泵效达到60%以上。(3)油井记录，资料齐全准确。(4)油井管理做到三清、四无、五不漏。地面设备配件工具齐全完好，井下无落物。,(5)做好地面减速装置，电控箱的维护、保养工作，做到紧固、清洁、润滑、调整、减少机械振动，延长使用寿命。(6)作好热洗、加药、保温工作，做到安全无事故。(7)螺杆泵井的流压达到规定的范围。(8)每个岗位必须有两表：螺杆泵井日报表，配产表。,1、采油工职责2、螺杆泵井标准3、螺杆泵井的生产管理4、螺杆泵井巡回检查制度5、螺杆泵井取资料与管理,3、螺杆泵井的生产管理(1)螺杆泵井移交后由采油队负责管理，做好正常维护和保养，两天内要加密检查，注意螺杆泵的运行情况和电流变化。(2)大排量螺杆泵采用电流记录卡片的，更换要及时，每更换一次记录卡片都须填写井号、日期，并对准起始时间，停机必须注明原因。(3)螺杆泵正常运行后除特殊情况（如停电、更换盘根等）外，不允许随便停机，机组一旦出现故障自动停机时，采油工应立即上报主管